用于对定子或转子绕组进行组装的系统、相关的组装方法和组装工具与流程

本说明书涉及用于对定子或转子绕组进行组装的方法和系统。

背景技术：

1、使诸如发电机或电动马达的电机的定子或转子例如用于在混合动力电动汽车(hev，hybrid electric vehicle)上的应用是通常已知的和常见的实践，其中定子或转子绕组包括多个弯曲的条形发夹状件并且相互以各种方式互连，以实现也被称为“条形绕组”的电绕组。这种弯曲的条形发夹状件也被称为“发夹型导体”或简称为“发夹状件”。条形绕组可以由一组或更多组同心绕组(有时被称为“冠”)构成，每组绕组本身就已经是绕组(“绕组组(winding set)”)。

2、特别地，具有环形截面(也被称为“经倒圆线材发夹状件”)或矩形截面的发夹状件的绕组，或者另外具有沿长度变化的截面几何形状的发夹状件(例如，容纳在槽中的部件中制成矩形的经倒圆发夹状件)属于现有技术。在这方面，“矩形”或“方形”线材发夹状件在本说明书中被理解为意指具有四个基本上平的侧面的线材，每个侧面通常通过经倒圆边缘连接到相邻的侧面。具有梯形截面的条形发夹状件是已知的。

3、前述条形发夹状件通常是借助于从直的条形发夹状件开始弯曲成“u”形或“p”形来预成型的。专利us 7,480,987描述了一种用于对直的条形发夹状件预成型以形成发夹状件的方法的示例。预成型的“u”形或“p”形发夹状件，也经常被称为“预成型发夹状件”，通常具有长度相同或不同的两个并排的腿部，每个腿部均设置有自由端部部分和相对端部部分，该相对端部部分借助于桥式连接部分连接到两个腿部中的另一个腿部，由于端部部分在插入到转子或定子中时突出，因此以后将被称为“自由突出部分”和“相对突出连接部分”。突出连接部分也可以被称为“头部部分”或“桥式连接部分”。同一发夹状件的腿部的整个“头部部分”构成了所谓的“桥式连接部”。

4、参照图1的(a)，发夹状件255是由线性发夹状件(未示出)通过将其弯曲以形成具有相应的自由突出端部部分255ae的第一腿部255a和具有相应的自由突出端部部分255be的第二腿部255b而预成型。同时，弯曲形状形成了在两个腿部255a、255b之间的桥式连接部255c。在该示例中，预成型发夹状件具有扁平的“u”形。为了形成电机的定子，例如，已知使“u”形或“p”形的预成型发夹状件经受两种不同类型的扭曲。

5、径向磁通量电机的定子或转子芯基本上是具有两个扁平的面和两个圆柱形表面的环，其具有与两个扁平的面垂直并且与电机的转子的旋转轴线平行的发电机。除非另有规定，否则下文中的径向方向、周向方向和轴向方向都是指后者的轴线。两个圆柱形表面中的一个圆柱形表面至少部分地与所述定子或转子所属于的电机的空气间隙相邻，并且限定了一组槽，绕组的直线部被容纳在所述槽中。两个扁平的表面被划分为插入表面或侧面以及与插入侧面相对的表面或侧面。绕组从所述芯突出的部分被称为头部。发夹状件的自由部分的端部属于从与插入侧面相对的侧面突出的头部，其主要经受焊接。如果在绕组中存在以桥式方式连接到插入到定子槽中的腿部的突出部分，则这些突出部分属于从插入侧面突出的头部。从插入侧面突出的部分，无论是自由的还是以桥式方式连接的，在下文中都表示为从插入侧面突出的部分。

6、在一个槽与相邻槽之间的定子或转子芯区域被称为齿。齿的数量与槽的数量相等。芯的齿的连接部分被称为轭，轭限定了每个槽的部分，并且相对于芯的齿的连接部分位于与机器空气间隙上的槽开口相对的一侧上。

7、槽可以被划分为位置阵列，在每个位置中可以布置有发夹状件的腿部。容纳在与槽相同的径向位置的发夹状件限定了所谓的绕组层。

8、在也被称为“插入侧扭曲”的第一类型的扭曲中，预成型发夹状件适当地插入到特定的径向对准的凹穴或“槽”中，这些凹穴或“槽”设置(obtain)在适应于使这样的发夹状件插入之后变形的扭曲装置中。扭曲装置基本上用于使“u”形或“p”形的腿部展开，使得在从扭曲装置中移除发夹状件之后，每个发夹状件的两个腿部可以依次插入到定子芯的相应的一对槽中，这一对槽相互地成角度地偏移预定的距离，该距离与腿部随后插入其中的槽之间的角距离基本上相等，并且径向地间隔开分别由腿部占据的槽位置之间的径向距离。

9、例如，但不排他地，如图1的(a)所示，从预成型的发夹状件开始，用于插入到定子(或转子)中的适合形状的发夹状件通过使腿部255a、255b展开并且使桥式连接部255c成型来形成，例如，从而获得图1的(b)中的形状。附图标记255p表示发夹状件的节距，即腿部之间的线性距离或角距离，或者以槽节距表示的距离。值得注意的是，在该情况下，形成的发夹状件的中央顶部255c2是这样的发夹状件，该发夹状件中，发夹状件的截面相对于发夹状件的中间表面(穿过发夹状件内部并且包括两个腿部的表面)经受了180°旋转。这样的旋转在一些层状发夹状件中是有用的，下文将对层状发夹状件进行限定，以便使这些层换位(槽位置的交换)，从而与相同的层层在从一个腿部到另一个腿部的过渡中平行延伸而不交换槽位置的情况相比，减少了在这些层焊接在一起时通过这些层的端部循环的涡流。

10、公开为us2009/0178270的专利申请描述了一种扭曲方法的示例，该扭曲方法在将预成型条形引脚插入到扭曲装置的凹穴中之后以均匀节距从插入侧扭曲所述预成型条形引脚，其中，发夹状件具有矩形截面。

11、根据现有技术并且参照图2，发夹状件还可以通过冲压获得，一种其中将直的引脚压靠在冲头和压模类型系统的反衬物上的工艺。图2的(a)示出了这样的冲压引脚；它没有相对于发夹状件的中间表面旋转的截面。

12、如上所述获得的这种冲压发夹状件或者也是预成型和展开的导体，可以经受所谓的“焊接侧扭曲”，在该情况下，有可能引入腿部255a和255b的突出部分的“阶梯状”形状，其中，例如，如图2的(b)所示，腿部255a具有第一直线部分255a1、阶梯状部分255a2和第二直线部分255a3(基本上对应于图1中的部分255ae)。

13、参照图3，在插入侧上的突出部分的形状，即桥式连接部255c的形状，对于冲压发夹状件来说，可以包括三个部分255c1、255c3和255c2，这三个部分从与第二腿部255b的连接开始并且结束于与第一腿部255a的连接。部分255c1具有主延伸方向b和曲率半径rb，部分255c3具有主延伸方向a和曲率半径ra，部分255c2具有主延伸方向c(并且可能具有一曲率，未示出)。下文中，部分255c2被称为“层变化弯曲”；实际上，由于部分255c2，当发夹状件的头部部分和腿部部分插入到定子组中的相应的槽中时，发夹状件的头部部分和腿部部分将处于不同的层。参考标记α1表示方向a与方向c之间的角度，参考标记α2表示方向a与方向b之间的角度，参考标记α3表示方向b与方向c之间的角度，等于角度α1与α2之和。这仅是发夹状件的最终可能的形状中的一种，具有不同的部分以及桥式部分的构造和腿部的构造的所有其他形状都可以根据本说明书的设备和方法来使用。

14、还有被称为“反向”引脚的引脚(未示出)，并且这些反向的发夹状件是桥式连接部中弯曲方向与形成同一绕组的大多数发夹状件相反的发夹状件。这些发夹状件被用来从冠的最后一层传递到下一个冠的第一层。

15、此外，并且参照图4a，存在层状(“绞合”)发夹状件，其在弯曲点处存在截面反向(图4a的(a))，这会导致这些层所占据的位置发生交换。从图4a的(a)中截面的影线类型可以看出，由于上述位置的反向或交换，左槽中成对的层中的上层位于右槽中的另一成对的层下方。在另一种发夹状件形式中，可以沿着容纳在槽中的发夹状件的部分连续换位(图4a的(b)；us 3837072)。图4b所示的变型是专利us8552611 b2中所示的没有反向的层状发夹状件。图4c(从专利us 6,894,417 b2的图6中获得)示出了双冠绕组中的层状发夹状件的腿部在槽中的不同位置的布置的变型。参考字母a和b表示槽中示出的腿部所属的冠(属于不同的发夹状件)。

16、此外，存在被称为“i-引脚”的引脚，即，容纳在单个槽中并且当引脚在槽中时自由端部部分将从定子芯的两个扁平的面突出的引脚。图4d示出了i引脚的示例，它不一定必须具有所示的所有方向变化，它也可以没有任何所示的方向变化，并且在发夹状件绕组组装鼓的输出侧是弯曲的。i引脚的端部可以焊接到从槽突出的其他引脚的端部或者第三方元件(如母线、孔眼)上，或者这些引脚的端部可以作为相端子。这些部分可以经受“焊接侧”类型的弯曲。i引脚的示例可以在参考文献us7622843b2中由参考标记81至83表示的发夹状件中找到。“w形引脚”也是已知的，例如，同样可以参见专利us 7,622,843 b2，以及图4e。w形引脚可以通过将冲压发夹状件与i引脚焊接或通过将第四引脚与三个i引脚焊接来形成。再一次，w引脚不一定必须具有所示的所有方向变化，也可以没有任何所示的方向变化，并且在发夹状件绕组组装鼓的输出侧是弯曲的。

17、示例性地参照图4f(从us10749399b2获得)，还存在所谓的“倒置发夹状件”，即可以通过展开腿部(不是用上述的插入侧扭曲方法)或用“压模”系统冲压而形成的发夹状件，其特征在于，在相应的槽中的腿部占据相同的径向位置，即它们属于同一层。因此，其在扭曲侧的端部将在同一方向上弯曲。实际上，在桥式连接部一侧上的突出部分可以在同一切向方向上弯曲，或者它们可以呈v形。在连接部部分上可能需要至少两个层变化弯曲。

18、最后，存在一对发夹状件，它们的同源腿部属于不同的层(图4g)或同一层(图4h)，并且这些层的构造和尺寸是交叠的。

19、此后，所有上述发夹状件类型和i引脚以及w引脚都将包括在“发夹状件”的定义中。

20、如上所提及的，在经受了第一类型的扭曲之后或者在被冲压之后，发夹状件通常被预组装在绕组组中。预组装设备将具有一组槽，通常槽的数量等于与绕组相关的定子的槽的数量，每个发夹状件的腿部将被插入到其中，并且预组装设备通常与扭曲装置不同。

21、然后绕组组通过定子芯的第一侧(所谓的“插入侧”或“插入面”)大量插入到定子芯的槽中，并且相应的自由部分从芯的与第一侧相对的第二侧(所谓的“焊接侧”或“连接侧”或“焊接面”或“离开面”)突出。

22、因此，基于要实现的特定绕组图案，从与插入侧相对的一侧突出的发夹状件的自由部分可以经受第二类型的扭曲，也被称为“从焊接侧扭曲”，例如，在插入到适当的扭曲固定装置中制成的凹穴中之后的扭曲。本文中的扭曲固定装置的目的是使引脚的自由部分弯曲或扭曲，以使这样的自由部分适当地成形，并且因此使得可以在引脚之间允许执行适当的电连接以完成绕组。公开号为us2009/0302705的专利申请描述了从上面讨论的类型的焊接侧上的扭曲方法的示例。

23、用于定子和/或转子的电绕组的组装系统是已知的。在本说明书中，组装也进一步被理解为意指从一组引脚中创建电绕组，从而准备将电绕组转移到定子中或转移到转子中。组装也可以直接在定子或转子上进行。

24、特别地，该系统在专利文献wo 2019/215514 a1中是已知的，该系统使用了绕组容置装置外部的发夹状件插入器，但该系统不能径向地移动发夹状件，并且该系统必须跨过扇区布置，而不可能促进扇区的最后的发夹状件的自动插入。此外，在这样的解决方案中没有考虑反向引脚和倒置引脚的插入。

25、该系统在专利文献wo 2018/039806 a2中也是已知的，该系统允许插入绕组(或绕组扇区)的最后的发夹状件，该发夹状件将容置装置划分成几个圆弧，这些圆弧可以相对于彼此旋转和打开。这种容置装置制造起来很复杂，并且对绕组进行组装的相关方法只能应用于这种容置装置。此外，这种解决方案需要与相对于已知的和广泛使用的结构相比更多的结构来获得单个绕组。

26、专利文献us2020/336054描述了一种用于对绕组组进行组装的系统，其中发夹状件直接插入到容置装置的槽中，然后发夹状件借助于直接集成在容置装置中的引导件而移动，而不可能将该系统应用于其他和更常见的容置装置。此外，在这样的解决方案中，没有考虑反向引脚和倒置引脚的插入。

27、然而，人们还是觉得有必要将所有绕组组装在一个系统中，以便更容易地将其插入到定子组中，从而追求当今越来越严格的时间循环规范。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于对定子或转子绕组进行组装的方法和系统，该方法和系统完全或部分地解决了现有技术的问题并且克服了现有技术的缺点。

2、本发明的目的是根据所附权利要求的用于对定子或转子绕组进行组装的方法和装置。

3、意大利申请的优先权n.102021000032159并入本文用于参考。